REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE DE BATNA FACULTE DES SCIENCES DEPARTEMENT DES SCIENCES DE LA TERRE Mémoire en vue de l’obtention du diplôme de Magister En Aménagement des milieux physiques Option : Dynamique des milieux physiques et risque naturels Thème : Contrôle Rapide des Structures en Relation avec le Risque et Evaluation des Dommages Causés par une Catastrophe Naturelle : cas de séisme Année : 2005/2006 Présenté par : BELKHIRI KAMEL Devant le jury Composé de : Président : Dr. M .KALLA Maître de conférences Université de BATNA Rapporteur : Dr. M. BAHEDDI Chargé de cours Université de BATNA Examinateurs : Dr. H. CHABIL Professeur Université de Constantine : Dr. A. BOUDELLA Maître de conférences U.S.T.H.B : Dr. A. YAHIAOUI Chargé de cours Université de BATNA Introduction i INTRODUCTION La menace engendrée par les risques naturels reste présente partout dans le monde accentué par la croissance exponentielle de la vulnérabilité au niveau mondial. Parmi les catastrophes naturelles, les tremblements de terre ont été la cause des désastres les plus meurtriers, affectant plus de 80 pays et causant la mort de plus de 1,6 millions de personnes. Chaque année, environ vingt séismes importants, de magnitude supérieure à 7, secouent la terre, selon le recensement du dernier siècle des Nations Unies. En 1976, un tremblement de terre a tué environ 200.000 personnes dans la ville de Tangshan en Chine ; 1995 le séisme de Kobe au Japon a causé plus de 6000 morts et environ 100 milliards de dollars de pertes économiques. Plus récemment, en août 1999, à Izmit en Turquie un tremblement de terre a provoqué la mort à plus de 20.000 personnes et des pertes économiques estimées à 12 milliards de dollars, qui représente environ 7% du produit national brut de ce pays. Ces chiffres ne donnent qu’un aperçu des conséquences catastrophiques des séismes. En 1990, le lancement de la Décennie Internationale de la Prévention des Catastrophes Naturelles (DIPCN) sous l’égide des Nations Unies, a eu comme objectif de «préparer toutes les sociétés pour faire face aux catastrophes naturelles, aux catastrophes industrielles, et environnementales connexes, de façon à réduire les pertes environnementales, humaines et sociales liées à ces catastrophes ». Suite au développement général des techniques spatiales, des chercheurs se sont penchés sur l’utilisation de la télédétection dans le génie parasismique. Les premières études consistantes ont été réalisées après le séisme de Kocaeli, (Turquie. 1999), ou l’imagerie radar et optique a été utilisée pour la détection des zones affectées. Le Nord de l’Algérie a connu plusieurs séismes forts à modérés. Le plus violent séisme enregistré le 10 octobre 1980 à EL ASNAM (Echèlif actuellement), d’une magnitude de 7.3 (Ms), a causé plus de 5000 victimes. 1 Introduction i Cette activité sismique est due principalement à la nature géographique de la région Maghrébine et a ces caractéristiques tectoniques à la frontière des plaques Africaine et Eurasienne, en mouvement compressif permanent. Les travaux que nous présentons ici, abordent la question de contrôle rapide de structures en relation avec le risque et évaluations des dommages causés par une catastrophe naturelle : Cas de séisme. Le risque de séisme est jugé important à partir des fréquences observées, dans les régions où l'activité sismique est intense, à noter la possibilité d'un séisme, dans les zones réputées non sismiques ; on connaît d'ailleurs plusieurs exemples de zones considérées comme telles jusqu'à ce qu'un séisme notable se sera produit de façon imprévue. L’exemple de la ville de Batna est édifiant pour l’application de cette étude. Car elle est considérée par l’ensemble de ses habitants comme une ville non concernée par les séismes, une rétrospective des activités sismiques de la ville prouve bien le contraire et la probabilité de survenue d’un séisme n’est pas à écarter. Pour faire face à une telle éventualité et maîtriser cette catastrophe nous avons élaboré une étude de la ville de Batna dont la finalité est l’élaboration d’une cartographie de risque sismique du secteur urbanisé. ¾ Le premier chapitre présente dans un premier temps un aperçu historique sur le phénomène des tremblements de terre. Dans un deuxième temps, un aperçu géographique puis une évolution du tissu urbain de la zone d’étude. ¾ Le deuxième chapitre introduit une connaissance sur le phénomène sismique. ¾ Le troisième chapitre s’intéresse, aux concepts géologiques régional et local. ¾ Dans le quatrième chapitre nous avons réalisé une analyse précise de la sismicité historique et instrumental de l’activité sismique régionale et locale, et 2 Introduction i l’identification des failles actives, qui a fourni le cadre nécessaire de la définition de l’aléa sismique de notre région d’étude. ¾ Le cinquième chapitre introduit premièrement une méthode d’élaboration d’une cartographie des zones à risques sismiques dans la ville de Batna. Dans un deuxième temps, nous réalisons un état de prévention et la mise en place des mesures de management de catastrophes et par conséquent la mise en oeuvre de tous les moyens nécessaires pour faire face à ces risques. Il est également question de mettre en oeuvre des méthodes pour la compréhension et l’aminoplastie de la gestion du risque (désastre management). De passer de la culture de la réaction au risque à la culture de prévention du risque. ¾ En fin, nous présentons une conclusion générale qui résume l’essentiel de notre travail. 3 Chapitre I APERÇU HISTORIQUE ET SITUATION GEOGRAPHIQUEI CHAPITRE I APERÇU HISTORIQUE ET SITUATION GEOGRAPHIQUE I.1 Aperçu historique La première fois où l'homme a essayé de trouver une explication rationnelle au phénomène des tremblements de terre remonte à l'époque grecque où, plusieurs séismes et volcans ont eu lieu dans la région de la mer Egée et de la Méditerranée. En effet, des philosophes tels Strabo et Aristote constataient par exemple que les séismes se produisaient le plus souvent le long des côtes qu'à l'intérieur des continents. Par ailleurs, la première idée sur la dérive des continents revient au chercheur Américain F.B. Taylor qui en1910 l'annonça en se basant sur la configuration des chaînes montagneuses de l'Eurasie. Cependant c'est Alfred Wegener que l'histoire retiendra comme père de la théorie de la dérive des continents car il l'a proposa clairement avec de nombreux arguments en 1912. En effet, pour ce géomorphologiste allemand, les continents à l'origine constituaient un seul et énorme bloc qu'il appela la PANCEE et un seul océan appelé PANTHALASSA. Cet énorme continent avait dérivé depuis l'ère Mésozoïque à nos jours, et ses fragments constitutifs seraient progressivement détachés les uns des autres. L'Amérique du Sud et l'Afrique auraient commencé à se séparer au Crétacé, ainsi que l'Amérique du Nord et l'Europe, ces deux derniers restant soudés à leur extrémité nord jusqu'au Quaternaire. Cette théorie a été étayée par un grand nombre d'arguments qui sont d'ordres morphologiques, structuraux, paléo climatiques, paléontologiques et paléo magnétique. Néanmoins, elle pèche par le manque d'un moteur de ce déplacement des continents. Il faudra attendre plus de 50 ans pour que le géophysicien H. HESS de l'université de Princeton, propose en 1962 une idée nouvelle qui bouleversera les sciences de la terre; c'est l'hypothèse de l'expansion des océans. Wîîson, 1965, de l'Université de Toronto, fut frappé par le fait que les mouvements de la croûte terrestre se concentraient essentiellement autour de trois types de structures caractérisées par une intense activité sismique et volcanique, il s'agit des chaînes de montagnes, des RMO et des failles transformantes qui sont caractérisées par un grand déplacement horizontal. L'hypothèse de Hess a permis enfin d'arriver à un schéma cohérent de la structure des océans, et surtout de trouver le moteur de 4 Chapitre I APERÇU HISTORIQUE ET SITUATION GEOGRAPHIQUEI la dérive des continents. Ainsi est née la théorie de la tectonique des plaques. En effet, en se basant sur les travaux cités précédemment, des jeunes chercheurs tels que Morgan, MeKenzie et Le Pichon entre autres développèrent la théorie de la tectonique des plaques. Il apparaît à la lumière des travaux de ces derniers, que la terre est composée d'un certain nombre de plaques lithosphériques dont l'épaisseur varie de 30 à 140km qui sont en mouvement continu. Les plaques lithosphériques qui peuvent être composées de croûte océanique seule ou de la croûte océanique et continental sont en mouvement les unes par rapport aux autres selon trois types de frontières. (I) Limites de convergence le long des chaînes de montagnes et zones de subduction ; (II) Limites de divergence le long des rides médiocéaniques ; (III) Limites de coulissage le long des failles transformantes. Les principales plaques tectoniques sont les suivantes: Afrique, Eurasie, Pacifique, Amérique, Indes et Antarctique. La théorie de la tectonique des plaques met en relief l'importance de la géologie dans la compréhension des tremblements. Ainsi, est née la tectonique active ou la géologie des tremblements de terre. I.1.1 Situation de l’Algérie par rapport aux mouvements des plaques La chaîne tellienne (Atlas tellien) constitue le segment orogénique périméditerranéen de la ceinture active alpine et himalayenne qui s'étend du Sud-Ouest asiatique à l'Océan Atlantique. Dans la région méditerranéenne, cette ceinture est caractérisée par la convergence des plaques tectoniques africaine et eurasienne. Les travaux récents basés sur des analyses des mécanismes au foyer des séismes forts, sur les études néotectoniques. Ainsi que des méthodes très récentes basées sur des techniques spatiales telles que le GPS (Global Position System), VLBI (Very Long Baseline Interferometry) et le SLR (Satellite Laser Ranging), cette dernière montre essentiellement les déplacements globaux et non les déplacent à cours terme au niveau des frontières des plaques, qui permettent des mesures de plus en plus précises sur les déplacements des plaques tectoniques, montrent que la direction du raccourcissement est NNW-SSE.